非コード・アンチセンスRNAによる標的遺伝子特異的エピジェネティック制御に関する研究

遺伝子領域には細胞の種類によってDNAのメチル化状態が異なる領域、つまり組織・細胞種依存的メチル化可変領域(tissue-dependent and differentially methylated region: T-DMR)が存在する。これまでに、多くの遺伝子が組織特異的にメチル化されうる領域(T-DMR)を持ち、それらが組織・細胞種に依存した遺伝子発現に寄与していることが明らかになっている。T-DMRのメチル化パターンが組織・細胞種特異的に形成される機構については、今後明らかにする必要のある課題である。DNAメチル化やヒストン修飾系には、それぞれに対応する酵素(DNAメチル化転移酵素、ヒストンアセチル化酵素等)が存在している。DNA脱メチル化に関しては、単独のDNA脱メチル化酵素の存在は未だ確認されていないものの、ゲノム修復系酵素と共役したDNA脱メチル化機構について報告されている。さて、ゲノム全域の制御系としては、ゲノム上に多数存在する繰り返し配列に由来するsiRNAやpiRNAなどのncRNAの作用によりエピジェネティック制御が成立するが、ゲノム領域特異的に限定されたDNAのメチル化・脱メチル化の制御系としては、領域特異的に作用する因子について明らかにする必要がある。T-DMRのメチル化制御では、Sphk1遺伝子領域の内在性ASncRNA(Khps1)がT-DMRのメチル化を誘導していることが示唆されている。Khps1は、Sphk1のT-DMRにオーバーラップする形でmRNAとは逆のアンチセンス方向へ転写され、Sphk1遺伝子が発現しているアリルでは発現せず、逆に、Sphk1遺伝子が発現していないアリルで発現する。すなわち、Khps1がT-DMRのメチル化を誘導していると考えられる。一方で、Khps1の一部の領域を培養細胞内で人為的に過剰発現させると、Sphk1遺伝子のT-DMRは領域特異的に脱メチル化される。つまり、内在性ASncRNA量を人為的に変化させることで特定のゲノム領域のDNAメチル化状況を変える事ができる可能性を示唆している。以上を背景として本論文は、内在性ASncRNAAによる遺伝子領域T-DMRのDNA脱メチル化制御に関するもので、内在性ASncRNAの探索、内在性ASncRNAによるエピジェネティック制御、および内在性ASncRNAを標的とした誘導型shRNAコンストラクト導入による個体レベルの研究による以下の三章から構成されている。University of Tokyo (東京大学